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発明の名称 スパイラル鋼管切断方法及び切断装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−150135(P2001−150135A)
公開日 平成13年6月5日(2001.6.5)
出願番号 特願平11−332927
出願日 平成11年11月24日(1999.11.24)
代理人 【識別番号】100077517
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 敬 (外2名)
【テーマコード(参考)】
4E001
4E028
【Fターム(参考)】
4E001 AA01 BA04 CC03 
4E028 DA01 DA05 DA07
発明者 高橋 秀成 / 菊地 一行
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 スパイラル鋼管を造管しながら所定の長さに切断するスパイラル鋼管切断方法において、ビード位置を検出、あるいは算出し、前記スパイラル鋼管を切断する切断トーチが前記検出、あるいは算出したビード位置では、切断可能速度(Vb)と鋼管回転周速(Va ) との差(Va −Vb) に相当する速度でスパイラル鋼管の回転方向に切断トーチを移動しながら鋼管を切断することを特徴とするスパイラル鋼管切断方法。
【請求項2】 ビード位置を下記の式により算出することを特徴とする請求項1に記載のスパイラル鋼管切断方法。
X=(k+n)PX:溶接原点からビードを切断する際の溶接トーチまでの距離k:トーチ位置により定まる係数 但し、k=φ/(2 π)n:整数(n=0,1,2・・・・・・)T:トーチ位置φ:角SOT のなす角(rad)S:鋼管成形開始点O:鋼管中心P:溶接ピッチ 但し、P=B/cos θB:コイル幅θ:鋼管成形角【請求項3】 スパイラル鋼管を造管しながら所定の長さに切断するスパイラル鋼管切断装置において、造管されたスパイラル鋼管の軸方向に移動する鋼管に合わせて移動する走行台車と、当該走行台車の上に設置され、切断トーチが種々の径の鋼管に対し、的確な切断角度を保持するために、切断トーチがその上をスライドできる斜行アームと、前記切断トーチが斜行アーム上で上下に昇降可能なように、差速台に積載されたことを特徴とするスパイラル鋼管切断装置。
【請求項4】 切断トーチが鋼管の軸方向前方あるいは後方に斜行したことを特徴とする請求項3に記載のスパイラル鋼管切断装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は鋼帯をらせん状に巻きながら、互いに接する鋼帯の端部を溶接し、造管するスパイラル鋼管を所定の長さに切断する方法及び切断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】スパイラル鋼管を造管後、所定の長さに切断する際には、ガストーチあるいはプラズマトーチによって行っている。近年の溶接技術の発展により、造管速度が向上し、これに伴い、鋼管切断機も切断速度が向上して来た。これまでの鋼管切断機では、鋼管の造管周速に対し、プラズマトーチの切断速度が追いつかず、その差速分をトーチを積載し、鋼管の周囲を回転可能とした回転面盤を回転させ、鋼管周速に追いつかせることで、高速造管での切断を実現していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法では種々の鋼管径に対応させるため、大小複数の回転面盤を用意する必要があり、また、鋼管径に応じて回転面盤の組替え作業を要し、造管の生産性を阻害していた。近年、高電流プラズマトーチが開発され、切断速度が向上してきた。しかし、鋼管のビード部は、肉厚が他の鋼管母材部に比べ1〜4mm程度肉厚になっており、ビード部は相変わらず切断速度を小さくする必要がある。
【0004】プラズマトーチ能力に余裕がある場合は、例えば、特許第1964942号の様にビード部のみプラズマ切断電流を増大させる方法があるが、既にプラズマ切断電流が限界値を使用している場合には適用できない。また、例えば、特許第1964942号の様に、直接、鋼管のビード位置を検出し、ビード部の切断速度を遅くするという方法もあるが、この方法では、外面ビードを切削処理した場合、ビード位置の検出が困難であり、内面ビードは残存しているため、やはりビード部の切断が適正にできないとの問題があった。
【0005】一方、プラズマトーチにて鋼管を切断する場合、切断により発生した鋼の溶滴が反対側鋼管内面に張り付き固まってしまい、次工程にて鋼管内面にマーキング等をする際、マーキングを不鮮明にしてしまうなどの問題もあった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題に鑑み、近年開発された高電流プラズマトーチを用い、高速切断を前提とした合理的なスパイラル鋼管の切断方法及び切断装置である。本発明の趣旨は、(1)スパイラル鋼管を造管しながら所定の長さに切断するスパイラル鋼管切断方法において、ビード位置を検出、あるいは算出し、前記スパイラル鋼管を切断する切断トーチが前記検出、あるいは算出したビード位置では、切断可能速度(Vb)と鋼管回転周速(Va ) との差(Va −Vb) に相当する速度でスパイラル鋼管の回転方向に切断トーチを移動しながら鋼管を切断することを特徴とするスパイラル鋼管切断方法。
【0007】(2)前記ビード位置を下記の式により算出することを特徴とする(1)に記載のスパイラル鋼管切断方法。
X=(k+n)PX:溶接原点からビードを切断する際の溶接トーチまでの距離k:トーチ位置により定まる係数 但し、k=φ/(2 π)n:整数(n=0,1,2・・・・・・)T:トーチ位置φ:角SOT のなす角(rad)S:鋼管成形開始点O:鋼管中心P:溶接ピッチ 但し、P=B/cos θB:コイル幅θ:鋼管成形角(3)スパイラル鋼管を造管しながら所定の長さに切断するスパイラル鋼管切断装置において、造管されたスパイラル鋼管の軸方向に移動する鋼管に合わせて移動する走行台車と、該走行台車の上に設置され、切断トーチが種々の径の鋼管に対し、的確な切断角度を保持するために、切断トーチがその上をスライドできる斜行アームと、前記切断トーチが斜行アーム上で上下に昇降可能なように、差速台に積載されたことを特徴とするスパイラル鋼管切断装置。
【0008】(4)切断トーチが鋼管の軸方向前方あるいは後方に斜行したことを特徴とする(3)に記載のスパイラル切断装置。である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。図1の(a)は、スパイラル造管工程の平面図である。図1の(a)の右下より鋼帯が侵入し、らせん状に巻かれ、図1の(a)中の溶接原点1で鋼帯2の端部同志が溶接され、鋼管3となる。従って、造管された鋼管は、回転しながら鋼管の中心軸左方向へと進行する。途中、切断位置に切断トーチ4が1〜2本設置されており、造管されたスパイラル鋼管を所定の長さに切断する。図1の(b)は鋼管の切断部分の断面であり、φ:角SOT のなす角(rad) を表す図である。
【0010】図2は、切断トーチ部を拡大した側面図である。造管されたスパイラル鋼管3がらせん状に回転しながら左方向に進行しているので、鋼管3の動きに合わせて切断トーチ4も動くように切断トーチ4は鋼管の進行方向と同じ方向に進む台車5に搭載され、台車5の走行速度が鋼管の進行と同調して鋼管3を切断する。図3は本願発明の一実施例を示す装置を鋼管3の進行方向から見た正面図である。
【0011】前記した台車5の上にトーチ斜行アーム6があり、切断トーチ4がこのアーム6上をスライド可能としている。トーチ斜行アーム6によって造管対象の鋼管が種々の径に対応して切断トーチ4を各径に応じた適正位置に配置することができる。また、トーチ4自体が昇降機能を有した差速台7に積載され、鋼管3の回転に合わせて上下方向に移動可能としている。
【0012】このことにより、ビード部8の切断の際に、鋼管の回転速度に対し、切断速度が小さい場合には、その差速( 速度差) 分だけ鋼管の回転方向にトーチを移動しながら切断する。鋼管全周の切断が完了したら、次の切断までに所定の位置に戻せばよい。図4は、トーチが対峙して2基設置した場合の正面図である トーチ斜行アーム6が鋼管3の両側に2基設置している。トーチ2基の方式では、各々のトーチ4が、鋼管の半周切断すればよい。図5は、切断トーチ4部を更に拡大した正面図である。ビード部を切断する際に、トーチ差速台7上を移動すると、鋼管3からの距離が変化し、適切な切断ができないので、鋼管3とトーチ先端との距離を一定に保つため、トーチ4を鋼管3に対し、常に押し勝手にしておく。そのため、押し付けシリンダー9を設け、トーチ横には、鋼管の回転に対し、トーチの接触が支障ないように案内ロール10などを設けると良い。
【0013】次に本願の第2発明について説明する。第2発明は本願第1 発明において、造管した鋼管のビード位置を計算式により推定するスパイラル鋼管の切断方法である。即ち、下記の推定式でビード部の切断位置を求めるものである。
X=(k+n)PX:溶接原点からビードを切断する際の溶接トーチまでの距離k:トーチ位置により定まる係数 但し、k=φ/(2 π)n:整数(n=0,1,2・・・・・・)T:トーチ位置φ:角SOT のなす角(rad)S:鋼管成形開始点O:鋼管中心P:溶接ピッチ 但し、P=B/cos θB:コイル幅θ:鋼管成形角図1の(a)及び(b)において、切断トーチ4が溶接原点1 より上記距離X(図1の(a)のX) を移動した時に、切断トーチ位置T にビードが存在すると認識し、トーチと鋼管の相対速度を予定の速度に落とすため、その際の鋼管の回転速度との差速分を前記差速台によって同調させ、適正な切断を行う。この時、ビードの幅や推定式の精度により前記切断速度を小さくする時間帯を多少の余裕を持たせるとよい。
【0014】更に図6は切断する状況を示した平面図である。図6(a)は、従来の切断方法によるもので、切断トーチにより飛散した溶融金属は、トーチの反対側の鋼管内面に付着し、例えば、後工程で鋼管内面にマーキングする場合の障害となり、溶融金属を除去する工程が必要となる。それに対し、図6(b)は、本願請求項3の発明を示す図であり、切断トーチを鋼管進行方向の前方または後方に適宜の角度ψ傾斜させ、飛散した溶融金属の付着する位置が前記のようなマーキング位置を避けるものである。この際、あまり傾斜が大きいと、切断する鋼管の肉厚が大きく切断速度を小さくせざるを得ないので、最低限の傾斜とする。このことによって、鋼管内面のマーキングにも支障がなくなる。
【0015】
【発明の効果】本願発明により、スパイラル鋼管の切断を迅速に、且つ、合理的に行うことができる。




 

 


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